ZONA DE FRESNEL

Se llama zona de Fresnel al volumen de espacio entre el emisor de una onda -electromagnética, acústica, etc.- y un receptor, de modo que el desfase de las ondas en dicho volumen no supere los 180º.

Así, la fase mínima se produce para el rayo que une en línea recta al emisor y el receptor. Tomando su valor de fase como cero, la primera zona de Fresnel abarca hasta que la fase llegue a 180º, adoptando la forma de un elipsoide de revolución. La segunda zona abarca hasta un desfase de 360º, y es un segundo elipsoide que contiene al primero. Del mismo modo se obtienen las zonas superiores.

La obstrucción máxima permisible para considerar que no hay obstrucción es el 40% de la primera zona de Fresnel. La obstrucción máxima recomendada es el 20%. Para el caso de radiocomunicaciones depende del factor K (curvatura de la tierra) considerando que para un K=4/3 la primera zona de fresnel debe estar despejada al 100% mientras que para un estudio con K=2/3 se debe tener despejado el 60% de la primera zona de Fresnel.

Para establecer las zonas de Fresnel, primero debemos determinar la línea de vista de RF, que de forma simple, es la línea recta que une los focos de las antenas transmisora y receptora.

La fórmula genérica de cálculo de las zonas de Fresnel es:

Donde:

•  = radio del cráneo de Fresnel en metros (n=1,2,3...).
•  = distancia desde el transmisor al centro del elipsoide en metros.
•  = distancia desde el centro del elipsoide al receptor en metros.
•  = longitud de onda de la señal transmitida en metros.

Aplicando la fórmula se obtiene del radio de la primera zona de Fresnel (r₁ de la fórmula superior), conocida la distancia entre dos antenas y la frecuencia en la cual transmiten la señal, suponiendo al objeto situado en el punto central. En unidades del SI:

donde

•  = radio en metros (m).
• D = distancia en kilómetros (km) (, ).
• f = frecuencia de la transmisión en gigahercios (GHz) ()

¿QUE DEBO CONSIDERAR PARA LA ZONA DE FRESNEL?

Lo primero que se debe considerar es la linea de vista de RF, que de forma simple, es la linea recta que une los focos de las antenas transmisora y receptora.

Como segunda consideracion debes saber que la  obstrucción maxima permisible para considerar que no hay obstruccion es el 40% de la primera zona de Fresnel. La obstruccion maxima recomendada es el 20%.

Para el caso deradiocomunicaciones depende del factor K (Curvatura de la tierra) considerando que para un K=4/3 la primera zona de fresnel debe estar despejada al 100% mientras que para un estudio con K=2/3 se debe tener despejado el 60% de la primera zona de Fresnel.

Las zonas de Fresnel son unos elipsoides concéntricos que rodean al rayo directo de un enlace radioeléctrico y que quedan definidos a partir de las posiciones de las antenas transmisora y receptora. Tienen la propiedad de que una onda que partiendo de la antena transmisora, se reflejara sobre la superficie del elipsoide y después incidiera sobre la antena receptora, habría recorrido una distancia superior a la recorrida por el rayo directo en múltiplos de media longitud de onda. Es decir, la onda reflejada se recibiría con un retardo respecto al rayo directo equivalente a un desfase múltiplo de 180º. Precisamente este valor del múltiplo determina el n-ésimo elipsoide de Fresnel.

Para estimar las pérdidas introducidas por obstáculos cercanos al enlace radioeléctrico suelen emplearse gráficas como la mostrada en la figura 2, obtenida de la Recomendación UIT-R P.526. En este caso se representan las pérdidas introducidas por un obstáculo no reflexivo (“filo de cuchillo“). En las abscisas de la gráfica se indica el despejamiento del rayo directo respecto al obstáculo (figura 3) en términos del radio de la primera zona de Fresnel en dicho punto. Despejamientos negativos (h < 0) representan el caso en el que hay obstrucción del radioenlace. Como es lógico, en este caso puede verse en la figura 2 que las pérdidas aumentan rápidamente. Por otro lado, se observa que la atenuación desaparece cuando el despejamiento es igual al 60% del radio de la primera zona de Fresnel, criterio que suele utilizarse en la práctica para el diseño del radioenlace.

Procedimientos de cálculo alternativos pueden encontrarse en la Recomendación UIT-R P.530, donde se proporciona información para estimar las pérdidas por difracción empleandodatos empíricos. En este caso, una fórmula que suele utilizarse para calcular la atenuación en obstáculos, A(dB), es la siguiente:

A(dB) = −20 h/R1 + 10.

Por último, conviene tener en cuenta que a la hora de estimar las pérdidas por difracción es necesario corregir la altura de los obstáculos empleando el parámetro de refracción troposférica, k, con el fin de considerar la curvatura terrestre, así como la curvatura del haz electromagnético en su propagación a través de la atmósfera.